基于層次分析法的涉氨企業(yè)風險管控體系研究

周德紅，陳慧芳

武漢工程大學興發(fā)礦業(yè)學院，湖北 武漢 430074

氨，分子式為NH3，常溫常壓下為無色有毒氣體，通過加壓或冷卻可形成液氨，爆炸極限為15.7%～27.4%。隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，氨在化工企業(yè)及冷凍冷藏等行業(yè)中也得到了廣泛的使用。眾所周知，在液氨生產(chǎn)、運輸、使用、儲存等環(huán)節(jié)中時常發(fā)生泄漏事故，基于氨的毒性及燃燒爆炸危險特性，泄漏之后又很有可能會引起中毒、火災、爆炸等二次事故的發(fā)生。國內(nèi)外研究學者對液氨事故、風險管理等內(nèi)容展開了大量的研究，其中，周德紅等［1］結合層次分析法與模糊綜合評價理論對涉氨企業(yè)的氨泄漏事故進行了定性與定量的風險分析，構建液氨泄漏原因階層結構模型，同時以湖北省某化工園區(qū)的4家企業(yè)為例，利用該模型對企業(yè)展開評價，得出企業(yè)安全優(yōu)劣等級及液氨泄漏風險特征，根據(jù)分析評價結果提出相關控制措施，以此規(guī)范和指導企業(yè)的安全生產(chǎn)工作；一些科研工作者［2-9］通過運用相關數(shù)值軟件對液氨泄漏擴散規(guī)律做了數(shù)值模擬研究，依據(jù)研究結果總結提出了相應的應急措施；Gangopadhyay等［10］通過對印度西孟加拉邦發(fā)生的2起工業(yè)氨泄漏事故進行分析，對事故原因及氨泄漏之后引發(fā)的二次事故展開研究，結合研究結果及企業(yè)實際生產(chǎn)情況提出應對措施，為相關企業(yè)的安全生產(chǎn)提供參考及借鑒，有效遏制危險化學品泄漏特別是氨泄漏事故的發(fā)生；張昱涵［11］和吳勝男［12］對液氨制冷企業(yè)風險進行了評估，并在此基礎上構建基于互聯(lián)網(wǎng)與安全管理相結合的涉氨企業(yè)風險信息系統(tǒng)，進而實現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)安全的全面動態(tài)監(jiān)管，有效減少事故的發(fā)生，為企業(yè)的安全長效機制建設提供科學的技術支持；以孟凡亭為代表的學者對液氨儲罐火災爆炸的風險及危害做了研究［13-17］。在液氨泄漏、中毒、火災爆炸等方面有大量學者做了研究，也取得了一定的成績，但在風險管控方面的研究卻相當缺乏。近年來液氨事故層出不窮，事故類型繁多，事故原因、因素等多種多樣，對企業(yè)的安全生產(chǎn)及人民群眾的生命財產(chǎn)帶來嚴重影響。因此，本文擬以液氨泄漏事故為研究對象，圍繞涉氨企業(yè)風險管控體系展開研究，以期為企業(yè)的安全生產(chǎn)及應急救援技術提供參考，減少液氨事故的發(fā)生。

1 涉氨企業(yè)液氨事故分析

氨做為化工業(yè)的中間產(chǎn)品，在我國國民經(jīng)濟中扮演著重要的角色，特別是近年來制冷劑氟利昂的使用逐步受到限制，促使氨又重新回到制冷界的舞臺。氨對我國社會經(jīng)濟發(fā)展做出的巨大貢獻是值得被肯定的，同時由于氨的危險特性帶來的一系列安全問題也是不能忽視的。近年來，我國液氨事故頻繁發(fā)生，造成了巨大的人員傷亡和財產(chǎn)損失。相關數(shù)據(jù)顯示，2005～2014年我國共發(fā)生液氨事故208起，造成169人死亡、182人中毒，疏散45482人，其中2013年6月3日吉林德惠市寶源豐禽業(yè)有限公司發(fā)生的特大火災爆炸事故及2013年8月31日上海翁牌冷藏實業(yè)有限公司發(fā)生的重大液氨泄漏事故共造成了136人死亡，101人受傷及直接經(jīng)濟損失2.071億元。事故主要集中發(fā)生在使用和儲存環(huán)節(jié)中，本文主要針對這兩個環(huán)節(jié)中的事故展開分析。

1.1 涉氨企業(yè)類別分析

通過分析得出，在使用和儲存環(huán)節(jié)中共發(fā)生154起事故，其中食品廠40起，冷凍廠21起，肉類加工廠14起，冷庫及冷飲廠各11起，酒廠及水產(chǎn)公司各8起，其他7起，果蔬公司、制冰廠及制藥廠各5起，化工廠及冶金廠各4起，化肥廠3起，機械廠、礦廠、糧庫、熱處理廠、乳業(yè)公司、水廠、五金廠及制冷制備廠各1起。由上述分析結果可知，液氨事故主要發(fā)生在以氨做為制冷劑的企業(yè)中，相反，發(fā)生在化工企業(yè)的事故明顯較少。為了有效改善液氨事故的頻繁發(fā)生，液氨制冷企業(yè)應加大對液氨泄漏的監(jiān)督管理力度，同時在制冷工藝及設備設施上加大安全生產(chǎn)投入，引進國外先進制冷技術，或借鑒國內(nèi)化工企業(yè)生產(chǎn)及管理經(jīng)驗，從而有效改善我國涉氨企業(yè)的安全生產(chǎn)狀況。

1.2 事故類型及原因分析

液氨事故類型包括泄漏、中毒、爆炸、火災、其他事故共5種，其中泄漏事故90起，占使用和儲存環(huán)節(jié)事故總數(shù)的58.44%；中毒事故53起，占使用和儲存環(huán)節(jié)事故總數(shù)的34.42%；爆炸事故6起，占使用和儲存環(huán)節(jié)事故總數(shù)的3.9%；火災事故3起，占使用和儲存環(huán)節(jié)事故總數(shù)的1.95%；其他事故2起，占使用和儲存環(huán)節(jié)事故總數(shù)的1.3%。事故原因主要包括材料失效、設備故障、人為因素等，具體的事故類型及事故原因如圖1所示。由此可以得出，泄漏和中毒是涉氨事故的高發(fā)類型，導致事故發(fā)生的主要原因是材料失效、設備故障及人為因素，相關企業(yè)及監(jiān)督管理部門可依據(jù)該分析結果提出相應的事故預防與控制措施。

圖1 統(tǒng)計圖：（a）事故類型，（b）事故原因Fig.1 Statistical charts：（a）types of accidents，（b）causes of accidents

2 風險管控體系的建立與評價

層次分析法是一種定性與定量相結合的決策分析方法，根據(jù)決策元素之間的聯(lián)系將其分成目標層、準則層、要素層等層次，逐層進行比較，得出各關聯(lián)因素的重要性，進而為決策提供定量的依據(jù)。層次分析法的一般步驟為：①建立層次結構模型，在本文中即為建立涉氨企業(yè)風險管控體系；②構造成對比較陣；③構造判斷矩陣，判斷矩陣的標度及定義如表1所示；④計算權重向量；⑤一致性檢驗，當CR＜0.1時則為通過一致性檢驗。

表1 判斷矩陣的標度及其含義Tab.1 Scale and its meaning of judgement matrix

2.1 風險管控體系的建立

通過查閱相關資料及咨詢行業(yè)專家，利用層次分析法建立涉氨企業(yè)風險管控體系，如圖2所示：目標層為涉氨企業(yè)風險管控體系；準則層包括風險分析與分級、隱患排查與治理、安全教育培訓、風險管理、應急救援及職業(yè)健康方面的內(nèi)容；要素層共26個元素。準則層各元素分布為：風險分析與分級可從風險辨識、風險評估、風險分級與風險控制展開分析；隱患排查與治理可從隱患排查、隱患申報、隱患治理展開分析；安全教育培訓可從管理人員的教育培訓、技術人員的教育培訓、從業(yè)人員的教育培訓等6個方面展開分析；風險管理可從風險管理規(guī)章制度、安全操作規(guī)程、風險管理信息化展開分析；應急救援可從應急組織、應急隊伍、應急準備等6個方面展開分析；職業(yè)健康可從職業(yè)危害因素、職業(yè)病申報、職業(yè)健康監(jiān)護檔案、職業(yè)危害控制展開分析。

圖2 涉氨企業(yè)風險管控體系Fig.2 Risk management and control system of enterprises involving ammonia

2.2 指標權重計算

為了確定涉氨企業(yè)風險管控體系綜合評價各指標的權重，邀請了10位行業(yè)領域專家對涉氨企業(yè)風險管控體系進行綜合打分（見表2），利用層次分析法構造判斷矩陣，最后采用MATLAB軟件計算出權重并進行一致性檢驗?，F(xiàn)結合專家1對涉氨企業(yè)風險管控體系綜合評價的打分情況（見表3）進行如下步驟的計算，再根據(jù)表3構造判斷矩陣A，結果如表4所示。

表2 分值參考表Tab.2 Reference table of scores

表3 涉氨企業(yè)風險管控體系各指標的分值Tab.3 Scores of indicators in risk management and control system of enterprises involving ammonia

表4 判斷矩陣ATab.4 Judgment matrix A

根據(jù)表4中的數(shù)據(jù)，利用MATLAB計算出權重，計算過程如下：

由此得出該判斷矩陣的最大特征值為λmax=6.1076，其對應的特征向量W=（0.2057，0.2294，0.1637，0.1449，0.1281，0.1281），對矩陣進行一致性檢驗，則有：CR=0.0174＜0.1，故該矩陣符合一致性要求。以此類推，將其他專家的調(diào)研結果按照上述步驟進行計算，求出判斷矩陣的最大特征值及其對應的特征向量，并進行一致性檢驗，取平均值得出：WA=（0.18609，0.22019，0.14431，0.16299，0.13915，0.14723），WB1=（0.28237，0.23029，0.23029，0.23029），WB2=（0.38715，0.22351，0.38935），WB3=（0.18389，0.15939，0.17369，0.15786，0.11849，0.20662），WB4=（0.27321，0.35735，0.36944），WB5=（0.16977，0.17597，0.18593，0.15275，0.21371，0.10185），WB6=（0.25235，0.19673，0.21835，0.33257）。由此得出各指標的權重，結果如表5所示。

由表5可以看出：在涉氨企業(yè)風險管控體系中，分項權重占比分布為：wB2=0.22019＞wB1=0.18609＞wB4=0.16299＞wB6=0.14723＞wB3=0.14431＞wB5=0.13915，而準則層中的“隱患排查與治理”指標中，“隱患治理”與“隱患排查”所占的單項權重十分接近，均比“隱患申報”的權重高出0.16左右，即在涉氨企業(yè)日常生產(chǎn)活動中，隱患排查與治理是保證企業(yè)安全生產(chǎn)活動順利進行的重要舉措，但是并非做好隱患排查與治理工作就能夠保證企業(yè)的安全生產(chǎn)，而是在風險分析與分級、隱患排查與治理、安全教育培訓、風險管理、應急救援和職業(yè)健康這6個方面工作均正常展開的前提下，加大對隱患排查與治理工作的監(jiān)督力度，這樣企業(yè)的安全生產(chǎn)工作才能得到有效保證。

表5 各指標權重系數(shù)Tab.5 Weight coefficient of each index

3 結 語

1）氨具有優(yōu)良的制冷性能，且不會產(chǎn)生溫室效應，更不會破壞臭氧層，近年來廣泛應用在制冷行業(yè)中。隨著氨的廣泛使用，液氨事故數(shù)量也隨之增加，根據(jù)2005～2014年液氨事故統(tǒng)計結果可知，事故主要集中發(fā)生在液氨使用和儲存過程中（共154起），食品廠等制冷行業(yè)是事故多發(fā)易發(fā)的場所；泄漏和中毒依然是液氨事故的高發(fā)類型，其中泄漏事故90起，占使用和儲存環(huán)節(jié)事故總數(shù)的58.44%，中毒事故53起，占使用和儲存環(huán)節(jié)事故總數(shù)的34.42%；人的不安全行為和物的不安全狀態(tài)是導致事故發(fā)生的直接原因，由材料失效引起的事故共48起，占使用和儲存環(huán)節(jié)事故總數(shù)的31.17%；由設備故障引起的事故共37起，占使用和儲存環(huán)節(jié)事故總數(shù)的24.03%；由人為因素引起的事故共19起，占使用和儲存環(huán)節(jié)事故總數(shù)的12.34%。

2）采用層次分析法構建涉氨企業(yè)風險管控體系，其中目標層為涉氨企業(yè)風險管控體系，準則層由風險分析與分級、隱患排查與治理、安全教育培訓、風險管理、應急救援和職業(yè)健康等6個指標組成，要素層包括26個元素；結合10位專家對各項指標的打分情況，利用層次分析法與MATLAB相結合的方法對各指標的權重進行計算，得出如下結果：在風險管控體系中，隱患排查與治理所占的權重最高，其次為風險分析與分級，再次為風險管理，應急救援所占的權重最低。液氨企業(yè)生產(chǎn)安全狀況的分析及涉氨企業(yè)風險管控體系的構建，可有效指導企業(yè)開展風險分級管控工作，隱患排查與治理是預防和控制事故發(fā)生的前提與保障，通過對人的不安全行為、物的不安全狀態(tài)及管理上的缺陷進行排查，及時提出整改措施，對減少生產(chǎn)安全事故數(shù)量、加強企業(yè)安全生產(chǎn)具有重要指導意義。